Поверхностно-ионизационный детектор для анализа газовых смесей

 

Изобретение относится к газовому анализу и предназначено для высококочувствительного селективного детектирования зминов гидразинов и их производных в газовых смесях. Цель изобретения - повышение надежности и безопасности эксплуатацми. Детектор содержит установленные з корпусе термоэмиттер и коллектор ионов. Термоэмиттер выполнен в виде набора протяженных ионизирующих эпементов, расположенных регулярно относительно ДРУГ друга. Каждый элемент имеет независимый канал, Коллектор установлен за термоэмиттером и выполнен из мелкоячеистой сетки, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (У1) Cl 01 И 27/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4427690/25 (22) 02,06,88 (46) 15.12,91. Бюл, Л" 46 (71) Институт электроники. им, У А.Арифова и Специализированное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством Института электроники им. У.А,Арифова (72) У,Х,Расулев, А.С,Аваков, Э,Г.Назаров, В,В,Палицин и И.Л.Цикановская (53) 543.544 (0Р8,8) (56) Зандберг Э.Я,, Ионов Н.И., Палеев В,И., Расулев У, Х. Индикатор аминов в атмосфере на основе галоид— ного течеискателя. — ЖТФ, 1984, с, 54, с.1855-1856, Зандберг Э,Я., Каменев А.Г., Палеев В,И,, Расулев У,Х. "Высокочувствительный детектор аминов и их производных. — MAX, 1980, т, 35, 1 6, с. 1188-1194

Изобретение относится к газовому анализу и прерназначено для высокочувствительного селективного детектирования аминов, гидразинов и их производных в газовых смесях, Изобретение может быть использовано в различных газоаналитических устройствах, использующих явление поверхностной ионизации и предназначенных главным образом для работы в условиях с повышенной степенью электро- и взрывоопасности.

Цель изобретения — повышение надежности и безопасности эксплуатации, „„SU„„1698727 А1

2 (54) ПРВЕРХНРСТНР-ИОНИЗАЦ1ЮННЫИ ДЕТЕКТОР ДЛЯ АНАЛИЗА ГАЗОВЫХ СНЕСЕЛ (57) Изобретение относится к газовому анализу и предназначено для высококочувствительного селективного детектирования аминов гидразинов и их производных в газовых смесях. Цель изобретения — повышение надежности и безопасности эксплуатации, Детектор содержит установленные в корпусе термоэмиттер и коллектор ионов. Термоэмиттер выполнен в виде набора протяженных ионизирующих эпементов, расположенных регулярно относительно друг друга. Каждый элемент имеет независимый канал. Коллектор установ- ф лен за термоэмиттером и выполнен из мелкоячеистой сетки, 3 ил.

На фиг.l представлена общая схема расположения электродов детектора; на фиг,2 - расположение ионизи- рующих элементов термоэмиттера и электрическая схема; на фиг,3 — вольтамперные характеристики устройства, Поверхностно-ионизационный детектор для ана.пиза газовых смесей содержит корпус l, который может быть выполнен из металла или из диэлектрика. В корпусе 1 у входного пагрубка 2 размещен, перпенликулпрно направлению Лвижения в детекторе ана1698727 лизируемого газа, накалиааемый термоэмиттер 3. Направление движения анализируемого газа в детекторе, задаваемое .побудителем 4 расхода газа, показано стрелкой, Побуритель 4 рас5 хода газа установлен у съемного выходного патрубка 5. Термоэмиттер 3 выполнен из набора протяженных ионизирующих элементов 3с1, 5, f, Z, у, рас- 10 положенных регулярно относительно друг друга. На фиг,1 показан вариант регулярного расположения ионизирующих элементов 3 в одной плоскости, К каждому ионизирующему элементу 3 предусмотрены самостоятельные токоподводы 6 (а, б, в, г, д соответственно) для обеспечения независимого накала каждого элемента. Ионизирующие накальные элементы 3 д — установлены в корпусе 1 и изолированы от него в случае выполнения корпуса металлическим посредством изоляторов, например, керамических шайб 7. Натяжение каждого протяженного ионизирую- д щего элемента обеспечивается подпружиненным креплением 8 одного из концов элемента 3 к токоподводу 6. Beina vsa проекции зазора между ионизирующими элементами на плоскость, пер- З, пендикулярную направлению движения потока анализируемой смеси, должна быть в пределах величины проекции на ту же плоскость поперечного размера отдельного ионизирующего элемента термоэмиттера 3 Исходя из этого, количество ионизирующих элементов термоэмиттера 3 определяется линейными размерами корпуса 1 детектора, которые а свою очередь, выбирают из условия обеспечения максимальной про-

40 изводительности анализа, т,е. максимального объема попадающей в детектор анализируемой смеси в единицу времени.

Коллектор ионов 9 расположен в корпусе 1 за термоэмиттером 3, перпендикулярно направлению движения в детекторе анализируемого газа. Коллектор ионов 9 выполнен из металлической с тки с мелкими ячейками. Коллектор ионов 9 соединен с электрометрическим выводом 10. Разность потенциалов межлу термозмиттером 3 и коллектором 9 создают подачей на каждый ионизирующий элемент термоэмиттера 3 напряжения от источника

11 напряжения через токоподводящие вводы 6, На этапе настройки детектора подбирают накальные напряжения каждого из ионизирующих элементов 3q, 5, f термозмиттера 3. Лля этого отсоединяют выходной патрубок 5 от корпуса 1 и каким-либо средством, например,подключив побудитель расхода газа на вход детектора 3, создают направленное движение газа, составляющего основу смеси, подлежащей анализу, а направлении от термоэмиттера к коллектору, Расход газа задают соответствующим рабочему расходу смеси. Подбором накальных напряжений U<< -U>< добиваются наиболее равномерного распределения температур по всей плоскости составного термоэмиттера. Контроль температуры осуществляется по яркостной температуре накаливаемых элементов при помощи микропирометра со стороны коллектора. Распределение мощности на накальных элементах будет характерным для данной конструкции детектора и скорости расхода данной анализируемой смеси. Подобранные накальные напряжения U> -UH должны поддерживаться постоянными в процессе работы детектора. По окончании настройки патрубок соединяют с корпусом 5.

Устройство работает следующим образом.

Побудителем 4 расхода газа создают направленное движение анализируемой смеси через детектор. На элементы термоэмиттера при помощи накальных источников напряжения UH, -Ьн подают подобранные напряжения питания, Включают источник 11 напряжения ,и по показаниям электрометрического

r усилителя осуществляют анализ смеси.

Возникновение электрического тока между эмиттером и коллектором свидетельствует о наличии в анализируемой смеси ионизирующихся путем поверхностной ионизации веществ (аминов, гидразинов и .их производных), Величина ионного тока в смеси характеризует содержание органических соединений, Пример, Термоэмиттер состоит из 5 независимо накаливаемых ионизирующих элементов, В качестве материала термоэмиттера использована молибденовая проволока ф1,2 мм. Длина рабочей части каждого ионизирующего элемента 25 мм, Элементы расположены в одной плоскости с зазо1698727 ром между ними 1 мм, укреплены к корпусу детектора через электроизолирующие шайбы. Общая площадь апертуры детектора, в которой располагаются ионизирующие элементы, составляет 300 мм, Ионизирующие элементы прелварительно отжигают в вакууме для снижения уровня фонового тока. 8 рабочем режиме температуру ионизирующих элементов поддерживают

650 К, В динамическом режиме к каждому термоэмиттеру подводят мощность 5-6 Вт. Коллектор ионов изготовляется из металлической сетки, натянутой на рамку, которая жестко крепится к корпусу при помощи электроизолирующих шайб, Одновременно через эти же шайбы изолируется от корпуса электрометрический вывод.

Коллектор отстоит из термоэмиттера на расстоянии 5 мм. Измеряются ха- рактеристики устрой=тва на калиброванных смесях триэтиламин — воздух, подготовленных в газодинамической установке, Газодинамическая установка содержит в себе два канала формирования газовых потоков, которые можно перемешивать в нужных соотношениях. В первом канале подготавливается воздушная смесь триэтиламина с концентрацией Ст,р 2,5 ° 10 /л с расходом 66 мл/мин, Из второго канала подается чистый возлух с регулируемым расходом. Поэтому, смешивая эти два потока, направляют в детектор одно и то же количество ионизирующих веществ в единицу времени, при этом меняют скорость прохождения смеси через детектор. На фиг.3 представлены вольт-амперные характеристики устройства, на котором кривая а получена, когда в детектор направляется поток воздушной смеси триэтиламина с расходом 66 мл/мин (без разбавления воздухом), кривая о с расходом ч65 мл/мин и кривая

Ь с расходом 1500 мл/мин. Смеси при получении кривых о, о готовят перемешиванием первоначальной смеси с чистым воздухом, как описано выше.

30 тектора.

Видно, что в устройстве эффективный сбор образующихся ионов наступает .уже при разности потенциалов между термоэмиттером и коллектором 10

15 В, а ионизационная эффективность не меняется при увеличении производительности анализа до величин

1500 мл/мин. Из-за незначительного влияния потока газа на температуру элементов термоэмиттера прерывание потока анализируемой смеси при включенных накальных ионизирующих элементах не нарушает работоспособность детектора, что указывает на повышение надежности поверхностно-ионизационного детектора, Таким образом, предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами: повышается надежность работы, расширяется производительность анализа путем увеличения апертуры детектора и соответствующим увеличением числа ионизирующих элементов, повышается безопасность эксплуатации детектора из-за понижения величины ускоряющего напряжения не менее чем в 10 раз, при этом реализуется высокая ионизационная эффективность деФормула и з о б р е т е н и я

Поверхностно-ионизационный детектор для анализа газовых смесей, со-. держащий размещенные в корпусе коллектор ионов, накаливаемый термоэмиттер, токоподводящие выволы, патрубки для ввода и вывола анализируемой смеси, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности эксплуатации, коллектор выполнен сетчатым и расположен за термоэмиттером перпендикулярно направлению движения анализируемого газа, а термоэмиттер выполнен в виде набора протяженных, независимо накаливаемых ионизирующих элементов, расположенных параллельно и на равном расстоянии друг от друга.

1 98727

1698727 !

О 20 Я 40 Я 60 D,8

Фиг. 3

Составитель Е, Рожковская

Редактор М,Нелолуженко Техрел Л.Сердюкова Корректор И.Самборская

Раказ 4676 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Ио< ква, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101